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外延片與晶圓的區別是什么?

外延片與晶圓的區別是什么?

2025-08-19 11:17
外延片(Epitaxial Wafer,簡稱 Epi Wafer)與晶圓(Wafer)的核心區別在于結構、制備目的和應用場景,二者是半導體制造中不同階段的關鍵載體,具體差異如下:

1. 定義與結構

類別定義核心結構特點
晶圓(Wafer)半導體制造的 “基礎襯底”,通常由高純度單晶硅(或其他半導體材料,如 GaAs)拉制、切割、拋光而成。單一層結構,材質為高純度原始半導體(如單晶硅),僅經過表面拋光處理,無額外生長層。
外延片(Epi Wafer)在晶圓(作為 “襯底晶圓”)表面,通過外延生長技術(如化學氣相沉積 CVD)生成一層 / 多層與襯底材質相同或相似的單晶半導體薄膜(外延層)。雙層 / 多層結構:底層是 “襯底晶圓”,上層是人工生長的 “外延層”,外延層可精確控制摻雜濃度、厚度和晶體質量。

2. 制備目的

  • 晶圓:核心作用是提供 “物理支撐基底”,其關鍵指標是高純度、低缺陷(如少子壽命長),滿足后續半導體制造的基礎載體需求,無需額外控制局部電學特性。

  • 外延片:核心目的是通過 “外延層”優化器件電學性能。例如:

    • 在外延層中精確摻雜(如 N 型 / P 型雜質),實現特定區域的導電特性,避免襯底雜質影響器件性能;

    • 生長不同厚度的外延層,適配高頻、高壓等特殊器件(如功率半導體、射頻器件)的需求。


3. 應用場景

類別典型應用
晶圓中低端半導體器件,或對電學特性要求不高的場景,如普通二極管、低端 MOSFET、部分消費電子芯片。
外延片高性能、高可靠性器件,如:
- 功率半導體(IGBT、SiC/GaN 器件):需外延層承受高壓;
- 射頻芯片(5G 基站、衛星通信):需外延層保證高頻信號穩定性;
- 高端邏輯芯片:需外延層優化電流傳輸效率。

4. 制備流程關系

二者是 “遞進關系”,外延片以晶圓為基礎制備:
原始半導體材料(如多晶硅)→ 拉制單晶棒 → 切割 / 拋光 → 晶圓(襯底)→ 外延生長 → 外延片

簡言之:晶圓是 “基礎襯底”,外延片是 “帶定制化功能層的晶圓”,后者通過額外的外延工藝,滿足更高性能半導體器件的需求。


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